Caracterización de resina tipo epoxi en entornos radiactivos utilizada para la fabricación de CFRP (polímeros reforzados con fibra de carbono)
2023
| Tesista | David Alejandro LOPEZ BETANCUR |
| Directora | Ing. Catalina Suglia. CNEA - Argentina |
| Lugar de realización | Gerencia de Materiales - CAC - CNEA - Argentina |
| Fecha Defensa | 20/04/2023 |
| Jurado | Dra. Mariela del Grosso. CNEA, UNSAM - Argentina |
| Código | ITS/TM-230/23 |
Título completo
Caracterización de resina tipo epoxi en entornos radiactivos utilizada para la fabricación de CFRP (polímeros reforzados con fibra de carbono)
Resumen
Se investigó el efecto de la radiación en las propiedades químicas, térmicas y mecánicas, del (DGEBA - DER 383) endurecido con polieteramina (D230). Se realizó irradiaciones con rayos gamma a dosis de: 0.1 MGy, 1 MGy, 5 MGy, 10 MGy, 0.5 MGy y 2 MGy, además de una irradiación con neutrones rápidos en probetas fabricadas con la segunda plancha a 0.1 MGy. El material se evaluó mediante espectroscopía de transformada de Fourier (FTIR), calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis termogravimétrico (TGA), ensayos de tracción y microscopía de barrido (SEM). En general, se observó que, con el aumento de la dosis absorbida, después de 0.1 MGy, hay aumento de la intensidad de los picos de carbonilos y amidas en los espectros de FTIR; un desplazamiento de transición vítrea hacia temperaturas más bajas; una disminución de la tensión y la deformación a rotura y un aumento del módulo de Young, observable también desde 0.1 MGy.
En las muestras fabricadas con la primera plancha, después de 1 MGy, se observó un desplazamiento de la temperatura de degradación inicial (IDT) hacia temperaturas más bajas, aunque desde esta dosis, también se observó que hay procesos de degradación que empiezan antes de los 300° C.
Esta diferencia de comportamiento mecánico entre planchas, también se observó en la morfología de fractura de las probetas, a través de la diferencia de proporción de zonas asociadas con diferente modo de propagación de fisuras, liso con rápido y rugoso con lento , pero además se observan los cambios que induce la radiación en ésta, al cambiar la proporción de las zonas cuando este material es irradiado.
Los cambios observados se explican a través de la competencia entre la escisión y la reticulación de las cadenas, teniendo en cuenta que, a partir de estos procesos, otros efectos como la auto-anti-plastificación pueden tener lugar dentro de la resina, y que el predominio de la escisión puede ser tan severo, como se observó a partir de 5 MGy, donde, el material sufre una importante degradación de sus propiedades mecánicas que dificultan su aplicación a dosis mayores a éstas.
Complete Title
Characterization of epoxy-type resin in radioactive environments substances used for the manufacture of CFRP (carbon fiber reinforced polymers)
Abstract
The effect of radiation on the chemical, thermal and mechanical properties of (DGEBA-DER 383) cured with polyetheramine (D230) was investigated. Irradiation with gamma rays was carried out at doses of: 0.1 MGy, 1 MGy, 5 MGy, 10 MGy, 0.5 MGy and 2 MGy, in addition to irradiation with fast neutrons in specimens made with the second plate at 0.1 MGy.
The material was evaluated by Fourier transform spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), tensile testing, and scanning microscopy (SEM). In general, it was observed that, with increasing absorbed dose, after 0.1 MGy, there is an increase in the intensity of the carbonyl and amide peaks in the FTIR spectra; a glass transition (Tg) shift towards lower temperatures; a decrease in stress and strain at break and an increase in Young's modulus, also observable from 0.1 MGy.
In the samples manufactured with the first plate, after 1 MGy, a displacement of the initial degradation temperature (IDT) towards lower temperatures was observed, although from this dose, it was also observed that there are degradation processes that start before the 300°C
This difference in mechanical behavior between sheets was also observed in the fracture morphology of the specimens, through the difference in the proportion of zones associated with different crack propagation modes, smooth with fast and rough with slow, but also the changes that radiation induces in it, by changing the proportion of the zones when this material is irradiated.
The observed changes are explained through the competition between chain scission and cross-linking, considering that, from these processes, other effects such as self-anti-plasticization can take place within the resin, and that the predominance of scission can be so severe, as was observed from 5 MGy, where the material suffers a significant degradation of its mechanical properties that make it difficult to apply at doses higher than these ones.
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